உணவு பதப்படுத்துதலில் நானோ தொழில் நுட்பத்தின் பயன்பாடு

இன்று உலக மக்களிடையே பரவலாக பேசப்படும் பல விசயங்களில் ஒன்றாக இந்த நானோ தொழில்நுட்பமும் இருக்கிறதென்றால் அது மிகையில்லை ஏனெனில் வருங்காலம் பல வகைகளில் இத்துறையின் வளர்ச்சியை மட்டுமே நம்பியுள்ளது என்பது வல்லுனர்களின் கருத்து.  பெருகி வரும் மக்கள் தொகை, உலக வெப்பமயமாதல், விவசாய உற்பத்தி குறைவு என்று பல்வேறு பிரச்சினைகள் மனிதகுலத்தை அச்சுறுத்திகின்ற இவ்வேலையில் நமக்கு ஆறுதல் தரும் ஒரே விசயமாக இத்துறையின் சமீபத்திய ஆராய்ச்சி முடிவுகள் உள்ளன. மேலும் இத்தொழில்நுட்பத்தின் பயன்பாடு உணவு, மருத்துவம், விவசாயம், உயிரி தொழில்நுட்பம், கணிணி என இதன் எல்லைகள் பரந்து இருப்பது தனிச்சிறப்பாகும். உணவு பதப்படுத்தும் தொழிலை பொருத்தமட்டில் நானோ தொழிநுட்பத்தை பாதுகாப்பான உணவை தயாரிக்க, தயாரித்த உணவின்  வாழ்நாளை அதிகரிக்க, உணவினை சிறந்த முறையில் நீண்ட நாட்களுக்கு சேமிக்க எனப் பல்வேறு விதமான  பணிகளுக்கு பயன்படுத்துகின்றனர் அதைப்பற்றி இச்சிறு கட்டுரையின் மூலம்  நாம் தெரிந்துகொள்ள முயல்வோம்.

நானோ என்றால் என்ன?

தொடங்குவதற்க்கு முன் ஒரு சிறு அறிமுகம். முதலில் நானோ என்பது தமிழ் வார்த்தை அல்ல அது ஒரு கிரேக்கச்சொல்.  மிக மிகச்சிறிய என்பது அதற்க்குப் பொருள். பொதுவாக இதனை பொருட்களை அளவிடும் ஒரு அலகாக நடைமுறையில் பயன்படுத்துகிறோம். அதாவது மில்லி மீட்டர், சென்டி மீட்டர் போல நானோ மீட்டர் என்பது ஒரு மீட்டரில் நூறு கோடியில் ஒரு பாகம் (1nm = 10^-9 m). நானோ தொழில்நுட்பம் என்பது பருப்பொருட்களின் (matter) அணுக்கள் மற்றும் மூலக்கூறுகளின் அளவை கட்டுப்படுத்தி  நூறு நானோ மீட்டருக்கும் குறைவான அளவுடைய பொருட்கள், கருவிகள் மற்றும் உருவங்களை குறைந்தபட்சம் ஒரு பரிமாணத்தில் உருவாக்குவதாகும். பருப்பொருட்காளை நானோ அளவிற்க்கு சிறிதாக்கும் பொழுது அதன் இயல் மற்றும் வேதி பண்புகள் மூலப் பண்புகளிலிருந்து முற்றிலும் மாறுபட்டு அபரிமிதமான ஆற்றலை பெறுகின்றன. இவ்வாறாக உருவாக்கப்படும் அனைத்து வகைப் பொருட்களும் அதிக சக்தியையும் ஆற்றலையும் பெற்றிருப்பதால் பல்வேறு துறைகளில் பல்வேறு விதமான பணிகளுக்கு இத்தொழில்நுட்பத்தை பயன்படுத்த முடியும் என வல்லுநர்கள் நம்புகின்றனர். மேலும் மருத்துவத்துறையிலும் கணிணிதுறையிலும் இதன் பயன்பாடு மெச்சத்தக்கவகையில் உள்ளது. சமீப காலமாக உணவுத் துறையிலும் இதன் பயன்பாடு அதிகரித்து வருகின்றது என்பது குறிப்பிடத்தக்கது.

நானோ அளவு (nano scale)

நானோ உணவு

நானோ உணவு என்பது நானோ கருவிகள் மற்றும் நானோ பொருட்களைக் கொண்டு பயிர்களை வளர்த்து உற்பத்தி செய்து சிப்பமிடுதலை (packaging) குறிப்பதாகும். சுற்றுச்சூழலுக்கு ஏற்ப தரமான உணவை பாதுகாப்பான முறையில் உற்பத்தி செய்வதில் தொழிற்ச்சாலைகள் பொரும் சவால்களை சந்தித்து வருகின்றன. இந்த பிரச்சினைகளுக்கு மாற்று தீர்வாக சமீப காலத்திய நனோ பொருட்களின் பண்புகள் விளங்குகின்றன. மேலும், ஆற்றல் மிக்க உணவு, நிறம், சுவை மற்றும் நுண்ணுயிர்க் கொல்லிகளை அழிக்கவல்ல பேக்கேஜிங் பொருட்களை உருவாக்குவது என பலவழிகளில் உணவு பதப்படுத்தும் தொழிலுக்கு புதிய வாய்ப்புகளை வழங்கும் விதமாக நானோ தொழில்நுட்பம் அமைந்துள்ளது. நானோ சென்சார்கள், கண்காணிப்பு சாதனங்கள் மூலம் சுகாதாரமன உணவை பாதுகாப்பான முறையில் நுகர்வோரின் விருப்பத்தை பூர்த்தி செய்யும் வகையில் நாம் உற்பத்தி செய்ய முடியும். உணவில் கலந்துள்ள நச்சுப்பொருட்களை கண்டறிய மற்றும் உணவுபொருட்களின் வாழ்நாளை அதிகரிக்க இத்தொழில் நுட்பத்தைப் பயன்படுத்த முடியும். உணவை பதப்படுத்த என்னென்ன நானோ தொழில்நுட்ப யுத்திகள் நடைமுறையில் பயன்படுத்தப் படுகின்றன என்பதை இனி பார்ப்போம்.

நானோ உணர்கருவிகள் (nano sensors)

       சென்சார் என்ற சொல்லை தமிழில் உணர் கருவிகள் என அழைக்கின்றனர். நானோ சென்சார் என்பது உயிரியல், வேதியல் பண்புகளைப் பயன்படுத்தி நானோ துகளை பற்றிய தகவலை உணர்ந்து பெரிது படுத்தி தருவதாகும். மருத்துவத் துறையில் மனித உடலில் குறிப்பிட்ட ஒரு செல்லை துள்ளியமாக கண்டறிய நானோ சென்சார்கள் பயன்படுத்தப் படுகின்றன. உணவுத் துறையில் இதன் பயன்பாடு அளர்ப்பரியது,  உணவு சீக்கிரம் கெட்டுபோவதற்க்கு நுண்கிருமிகள் தான் முக்கிய காரணம் சால்மனெல்லா, கிலஸ்டிரியம் பொட்டுலினம் போன்ற நுண்கிருமிகள் மிகவும் தீங்கு விளைவிப்பதோடு ஒரு நொடிப்பொழுதில் பல்கிப் பொருகக்கூடிய ஆற்றல் வாய்ந்ததவைகளாக உள்ளன. நானோ உணர்கருவிகள் மூலம் நுண்கிருமிகளின் நடவடிக்கைகளை கண்கானித்து, இரசாயன மாற்றங்களால் ஏற்படும் நச்சுத்தன்மையை கண்டறிந்து ஆவணப்படுத்தலாம்,  உணவில் கலந்துள்ள மாசுப்பொருட்களை கண்டறிய உணர்கருவிகளை   பயன்படுத்த முடியும்.  கனடாவில் உள்ள மானிடோபா பல்கலைக்கழக விஞ்ஞானிகள் தானிய சேமிப்பு கலன்களில் பாலிமர் நானோ துகள்களை பயன்படுத்தி பூச்சிகள் மற்றும் பூஞ்சைகளால் ஏற்படும் பாதிப்பை கண்கானிக்கும் உணர்கருவியை உருவாக்கி வெற்றி கண்டுள்ளனர். இதன் மூலம் நாம் தானியங்களை அதிக நாட்கள் கெடாமல் சேமிப்புக்கலன்களில் சேமிக்க முடியும்.

நானொ உறைபொதியாக்கம் (nano encapsulation)

     உறைபொதியாக்க தொழில்நுட்பம் என்பது நானோ தெழில்நுட்பத்தின் மற்றுமொரு மைல்கல் என்றுகூட சொல்லலாம் இது வேறொன்றுமல்ல சாதரண வாழ்க்கையில் நாம் பயன்படுத்தும் மாத்திரை எந்த தத்துவத்தில் வேலை செய்கிறதோ அதே தத்துவத்தில் நானொ அளவிற்கு சிறிய அளவில் மாத்திரைகளை உருவாக்குவதாகும். உடம்பிற்கு காய்ச்சல் வந்தால் நாம் சாப்பிடும் மாத்திரகளின் கசப்புத்தன்மையை நமது நாக்கு உணர்வதில்லை.  மருந்து வயிற்றை சென்றடைந்தவுடன்  தானாகவே வெளிப்பட்டு செயல்பட ஆரம்பித்துவுடுகிறது இது ஒரு ஏமாற்று வேலைமாதிரிதான்.  இன்னும் சொல்லப்போனால் சின்னகுழந்தைகள் சாப்பிடமாட்டேன் என்று அடம்பிடிக்கும்போது பூச்சாண்டியைக்காட்டி உணவளிப்பதை போல நமது நாக்கின் சுவை உணரும் நரம்புகளுக்கு பூச்சாண்டி காட்டி மருந்தையோ உணவையோ உடலுக்குள் செலுத்துவதாகும்.  இது பல நன்மைகளை வழங்குகிறது.  முக்கியாமாக இதை கையாளுதல் எளிமை, மருந்துவத்துறையில் கேன்சர் போன்ற வியாதிகளுக்கு தங்க நானோ துகள்களில் மருந்தை ஒட்டி உடம்பில் எந்த இடத்தில் பாதிப்போ குறிப்பாக அந்த இடத்றிற்கு மட்டும் மருந்தை அனுப்ப இந்த நுட்பத்தை பயன்படுத்தி வெற்றியும் கண்டுள்ளனர். உணவுத் துறையை பொருத்தமட்டில் உணவின் சுவையை மறைத்தல், ஈரப்பதத்தை கட்டுப்படுத்தி வெளியிடுதல், அமில-காரத்தண்மை அளவை கட்டுப்படுத்தி சிறிது சிறிதாக வெளியிடுவதற்கு என்காப்சுலேசன் டெக்னிக் பயன்படுத்த தொடங்கியுள்ளனர்.

     சில தாவரங்களில் அல்லது காய்கறிகளில் சிறிய அளவே காணப்படும் பயோ ஆக்டிவ் கலவைகள் உதாரணத்திற்க்கு காரட்டில் கானப்படும் பீட்டாகரோட்டீன், தக்காளியில் காணப்படும் லைக்கோபீன், ஓட்ஸில் காணப்படும் குளுகன், மீன் எண்ணையில் காணப்படும் ஒமெகா-3 எனும் கொழுப்பு அமிலம், தயிரில் காணப்படும் லாக்டோபாசிலஸ், சோயா மொச்சையில் காணப்படும் ஐசோஃப்ளவன் போன்றவைகளை நானோ தொழில்நுட்பத்தின் மூலம் காப்சூல்களாக்கிவிட்டால் பத்து கரட்டிலிருந்து கிடைக்கும் பீட்டாகரோட்டினை சிறிய மாத்திரையிலேயே நாம் பொற்றுக்கொள்ள முடியும்.

நானொ உறைபொதியாக்கம்

உணவு சிப்பமிடல் (food packaging) 

     உணவுத் துறையில் நானோ தொழில் நுட்பத்தின் மற்றுமொரு பயன்பாடு உணவு சிப்பமிடல் ஆகும். உணவை பாக்கெட்டுகளில் அடைப்பதன் முக்கிய நோக்கம் பாக்டீரியா, வேதி மாற்றம், ஊட்டசத்து இழப்பு போன்றவைகளிலிருந்து பாதுகாத்து நீண்ட நாட்களுக்கு கெடாமல் வைப்பதாகும். பேக்கேஜிங்கிற்கு பயன்படும் பிளாஸ்டிக் பொருட்களுடன் பாலிமர் நானோ துகள்களின் கலவையை கலந்து போக்கேஜிங் மெட்டீரியல்கள் உருவாக்குவதன் மூலம் நெகிழ்வுத்தன்மை மற்றும் உறுதியான செயல்திறன் கொண்ட சிப்பமிடும் பொருட்களை பெறமுடியும்.  இந்த வகை பொருட்கள் நுண்ணறிவு கொண்டாதாக அதாவது கிழிசல் மற்றும் ஓட்டைகளை தானே சரி செய்து கொள்வதோடு மட்டுமில்லாமல் பாக்கெட்டுகுள்ளிருக்கும் உணவுப்பொருள் வீனாகி போயிருந்தால் நுகர்வோருக்கு வாசனை மற்றும் நிறம் மூலம் எச்சரிக்கை செய்யவும் நானோ தொழில்நுட்பத்தால் முடியும்.

     ஆக்ஸிஜன் நிரப்பப்பட்ட உணவுப் பொட்டலங்கலில் உள்ள உணவில் எண்ணை, கொழுப்பு போன்றவைகளினால் வேதி மாற்றம் நடந்து நுண்கிருமிகள் உற்பத்தியாகி உணவு சீக்கிரம் கெட்டுபோய் விடுகின்றது. மேலும் உணவின் சுவை, நிறம், தோற்றம் மற்றும் வாசனை போன்றவைகள் முற்றிலுமாக மாறிவிடுகின்றன. இப்பிரச்சினக்கு நானோ தொழில்நுட்பத்தின் மூலம் ஆக்ஸிஜன் பரிமாற்றத்தை கட்டுபடுத்தி வாசனை நொதிகளை கொண்டு பேக்கேஜிங் பொருட்களை உருவாக்கி பொருட்களை சரி செய்யமுடியும்.

சிப்பமிடும் பொருட்கள்

    

இன்றைய கால கட்டத்தில் பெரும்பாலும் சாக்லேட் , ஐஸ்கிரீம் மற்றும் ரெடி டு ஈட் என்று அழைக்கப்படும் துரித உணவு பதார்த்தங்களை உற்பத்தி செய்து பதப்படுத்த நானோ தொழில்நுட்பத்தை அதிகம் பயன்படுத்துகின்றனர். உலக அளவில் பல பன்னாட்டு உணவு நிறுவனங்கள் தங்கள் ஆய்வுக்கூடங்களிலேயே நானோ ஆராய்ச்சிகளை செய்துவருகின்றன. குறிப்பாக நெஸ்லே, யூனிலிவர் போன்ற கம்பெனிகள் இத்தொழில்நுட்பத்தை நடைமுறைப்படுத்துவதில் அதிக ஆர்வம் காட்டுகின்றன. நூற்றுக்கும் மேற்பட்ட நானோ உணவுப்பொருட்கள் சந்தையில் நுகர்வோரின் பார்வைக்கு கிடைக்கின்றன. அமெரிக்கா போன்ற வளர்ந்த நாடுகளில் இத்துறையைப் பற்றிய ஆராய்சிக்கு அதிக முக்கியத்துவம் அளிக்கும் விதமாக பல பல்கலைக்கழகங்களில் ஆய்வுகள் மேற்க்கொள்ளப்பட்டு வருகின்றன.

சந்தையில் கிடைக்கும் நானோ உணவுகள்

இத்தொழில் நுட்பத்தின் வளர்ச்சியை பொறுத்தே எதிர்காலம் உள்ளது என்பதை உணர்ந்ததால் சமீபகாலங்களில் வளர்ந்துவரும் நாடுகளும் இத்துறையின் ஆராய்சிக்கு அதிக முக்கியதுவம் அளிக்க தொடங்கியுள்ளன என்பது மகிழ்ச்சி தரக்கூடிய செய்தியாகும். உலகளவில் நூற்றைம்பது நாடுகள் ஏற்கனவே இத்துறையைப்பற்றிய ஆராய்ச்சியை தொடங்கிவிட்டன என்று ஒரு புள்ளிவிவரக் குறிப்பு மூலம் அறிகிறோம். விண்வெளி ஆராய்ச்சி, செயற்க்கைக்கோள் தொழில்நுட்பம் ஆகியவை எப்படி ஒரு மாபெரும் தகவல் பரிமாற்ற புரட்சியை சாத்தியமாக்கியதோ அதே போல நானோ தெழில்நுட்பத்தின் வளர்சியும் மற்றுமொரு தொழில்புரட்சியை ஏற்படுத்தும் என்பது விஞ்ஞானிகளின் அசைக்கமுடியாத நம்பிக்கையாகும். இந்தியாவை பொருத்தவரை இத்துறையைப்பற்றிய ஆராய்சிகள் சிறிய அளவில்தான் உள்ளன. ஆராய்சிக்கு அதிக நிதி, போதுமான கருவிகளின் பற்றாக்குறை என்று பல்வேறு தடைகள் நம்மை அச்சுருத்தினாலும் நாம் போகவேண்டிய தூரம் மிகவும் அதிகம் என்பதால் பயணத்தை சீக்கிரம் தொடங்குவதே நல்லது.